專利名稱：多孔材料電池及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電池其可被液體啟動。該電池以多孔材料制成、適用于拋棄式保健測試套組、生化微電機系統(tǒng)(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)、和如DNA晶片、實驗室型生物晶片(lab-on-a-chip)或微流體等的生化系統(tǒng)，其能容易地整合到拋棄式裝置/系統(tǒng)上。
背景技術(shù)：
過去數(shù)十年來微電機系統(tǒng)(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)和微機械領(lǐng)域的進步，已使得制造微型和奈米級系統(tǒng)如實驗室型生物晶片(lab-on-a-chip)、DNA晶片、微流體裝置、光學微系統(tǒng)和微型無線電收發(fā)機等變得可能。使用成批制法如巨集(bulk)和表面微機械技術(shù)，這些MEMS或bioMEMS裝置可以容易地在基材上連同微啟動器、微感應器和電路一起制造。今天，這些奈米級裝置的應用分化成多數(shù)個目的，且大多注意在生物訊號的感應和放大。確實地，針對生物感應器發(fā)展的奈米技術(shù)應用建構(gòu)一主標的在現(xiàn)今生物技術(shù)的研究中。
然而，現(xiàn)今MEMS或bioMEMS、DNA晶片、實驗室型生物晶片(lab-on-a-chip)、保健測試套組和生化系統(tǒng)所面臨的主要問題為能量來源。雖然系統(tǒng)如實驗室型生物晶片(lab-on-a-chip)或DNA晶片系建構(gòu)在一晶片上，此現(xiàn)有微系統(tǒng)仍須要由外部傳統(tǒng)電池而來的電能或光能以用于偵測。例如，一微陣列(DNA晶片)須要一紫外線掃瞄器以偵測晶片上DNA的雜交訊息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的為提供液體驅(qū)動電池，以供應拋棄式保健檢測套組、生化微電機系統(tǒng)(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)、和如DNA晶片、實驗室型生物晶片(lab-on-a-chip)或微流體等生化系統(tǒng)所須的電力。本發(fā)明的另一目的在于提供一該電池的簡易制法，以容易地和拋棄式裝置/系統(tǒng)整合。
為達成上述目的，下列電池和制法可完成。
其中揭露一電池組合包含一陽極其提供電子；一多孔材料其包含有一陰極材料以接收該電子；一電流收集器其控制該電子；一殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)使導入的液體進入該多孔材料中，且之后當液體被導入該多孔材料中時，陽極和多孔材料中的陰極被啟動以提供電力。
除了本發(fā)明中的具體實施例，下列的任何組合能提供較佳的電池。
--液體為以水為基本的液體。
--該水基液體包含有至少一個如下1)動物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、陰道排出物、排泄物、體液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片；2)植物的汁液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片。
--該多孔材料裝置到至少一個該陽極或電流收集器。
--該陽極為鎂。
--該多孔材料中的陰極為氯化物如氯化亞銅(CuCl)或氯化銀(AgCl)。
--該多孔材料為紙類，基本為如木漿和人造纖維漿的紙漿。
--該多孔材料為硝化纖維。
--該殼體以至少如下一種材料所制造橡膠、塑膠、木材、紙和金屬。
--該殼體為一殼體以至少如下一種方法所制造塑膠層制、熱壓印(hotembossing)、紫外線熱壓印(ultraviolet embossing)、一液體基材的紫外線熱塑(ultraviolet curing)、包含有以沉積或蝕刻圖案化一薄膜的光微影技術(shù)(photolithographic techniques)、超音波成形、壓力成形、熱成形、真空成形、吹氣模塑(blow molding)、拉伸模塑(stretch molding)、插入模塑(insertmolding)、射出模塑(injection molding)、壓擠鑄成(extrusion casting)、壓縮模塑(compression molding)、加壓鑄造(die casting)和封壓制程(encapsulationprocesses)。
--該殼體藉由使用元件的組合而制成，或使用由塑膠模具制造部份而制成。
--黏著劑用以結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠。
--結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠使用至少如下一種方法相轉(zhuǎn)變由固態(tài)到液態(tài)，或固態(tài)到氣態(tài)。
--一種材料的擴散現(xiàn)象之一作用以結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠。
--一種加熱或加壓方法以結(jié)合塑膠到其他材料。
--至少一種下列能量以作為層迭或結(jié)合塑膠或殼體材料聲波包含有超音波和一聽覺聲波(audible sound)、電磁波包含有無線電波、遠紅外線射線、紫外線、可見幅射和雷射、壓力焊接、熔合焊接、焊惕(soldering)和摩擦力焊接(frictionwelding)。
--該包含有陽極、多孔材料和電流收集器的三明治結(jié)構(gòu)(sandwich)有至少一通道(入口或出口)在該孔隙和外界之間，以用于液體導入或三明治結(jié)構(gòu)中氣體的移除。
--該陽極與陰極透過一導體連接到外部電路。
--一導電性黏著劑用以形成導體和外部電路的電性接觸。
--該電性連接使用機械性連接器，其有一延伸和中空部份(或勾扣或鎖眼)。
其中進一步揭露一平面電池組合包含一陽極其提供電子；一多孔材料其包含有一陰極材料以接收該電子；一電流收集器其控制該電子；一平面塑膠殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)駛導入的液體進入該多孔材料中，且之后陽極和多孔材料中的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該多孔材料中時。
其中進一步揭露一平面電池組合包含一陽極其提供電子；一多孔材料；一電流收集器其收集該電子；一平面塑膠殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)駛導入的液體進入該多孔材料中，且之后陽極和多孔材料中的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該多孔材料中時。
其中進一步揭露一電池組合制法包含有一制作三明治結(jié)構(gòu)的制程包含有下列步驟于任何組合中a).放置一電流收集器；b).放置一多孔材料其包含有一陰極材料；c).放置一陽極；一制程以提供一殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該三明治結(jié)構(gòu)中的陽極、多孔材料和電流收集器之間；除了本發(fā)明中的具體實施例，下列的任何組合能提供較佳的電池制法。
--該殼體的下或上部包含有至少如下一種材料所制造橡膠、塑膠、木材和金屬。
--一黏著劑用以結(jié)合塑膠到其它塑膠。
--結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠使用至少如下一種方法相轉(zhuǎn)變由固態(tài)到液態(tài)，或固態(tài)到氣態(tài)。
--一種材料的擴散現(xiàn)象之一作用以結(jié)合塑膠到其它材料。
--一種加熱或加壓方法以結(jié)合塑膠到其他材料。
--至少一種下列能量以作為層迭或結(jié)合塑膠或殼體材料聲波包含有超音波和一聽覺聲波(audible sound)、電磁波包含有無線電波、遠紅外線射線、紫外線、可見幅射和雷射、壓力焊接、熔合焊接、焊惕(soldering)和摩擦力焊接(frictionwelding)。
其中進一步揭露一電池組合包含一陽極其提供電子；一電流收集器其收集該電子；一介質(zhì)其存在該陽極和電流收集器之間；一殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)駛導入的液體進入該介質(zhì)中，且之后陽極和介質(zhì)接觸的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該多孔材料中時。
除了本發(fā)明中的具體實施例，下列的任何組合能提供較佳的電池。
--液體為以水為基本的液體。
--該水基液體包含有至少一個如下1)一動物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、陰道排出物、排泄物、體液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片；2)一植物的汁液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片。
--該介質(zhì)包含有一至少一個如下的結(jié)構(gòu)空洞和多孔材料包含有親水材料和空洞材料。
--該介質(zhì)組成為多孔材料或具有微通道(microchannels)的物品。
--該介質(zhì)為至少一空洞設于到該陽極或電流收集器之間。
--該介質(zhì)、多孔材料、或空洞的一些或全部部份包含有該陰極其可接受電子。
--該陰極為氯化物如氯化亞銅(CuCl)或氯化銀(AgCl)。
--該陽極為鎂。
--該包含有陽極、介質(zhì)和電流收集器的三明治結(jié)構(gòu)有至少一通道(入口或出口)在該介質(zhì)和外界之間，以用作為液體導入或三明治結(jié)構(gòu)中氣體的移除。
--該電池的結(jié)構(gòu)為一平面形狀其可用層迭法制作。
--該導入或循環(huán)的液體包括有能接受電子的陰極。
--該電池運作當該液體由一位置移動到另其它位置時。


圖1為一具體顯現(xiàn)本發(fā)明原理之電池之立體外觀圖。
圖2為一本發(fā)明電池之制程。
圖3為一氯化亞銅摻雜紙的制備方法。
圖4為一標準電池之光學光譜圖。
圖5為圖4中標準電池橫截面的一顯微電子掃瞄(SEM)圖。
圖6為圖4中標準電池所得的量測電壓。
具體實施例方式
圖1顯示一本發(fā)明電池的一較佳實施例，一由液體(水)啟動的電池。該電池100構(gòu)成有一三明治結(jié)構(gòu)包含銅層102以收集電子，氯化亞銅摻雜紙105和作為陽極的鎂層106在透明塑膠膜101和107之間。標號103和104為電極用以分別電連接銅層102和鎂層106。標號108和109為如水或體液的液體導入孔(裂口)和空氣發(fā)散孔(裂口)以讓空氣自紙張中移除。銅層102用作一電流收集器其透過一負載(load，圖中未示)收集電子，并可以被任何導電材料取代。氯化亞銅摻雜紙層105可用任何其它多孔材料替代其具有給液流的孔洞或通道。例如，我們可能使用如下材料在任何組合中紙、塑膠、有機材料如干木料、無機材料如沙或塵、多孔材料和刮過的材料。紙105內(nèi)的氯化亞銅為一陰極其能透過一負載(圖中未示)接受電子。任何其陰極可被使用以接受電子。例如，氯化銀(AgCl)可被使用為陰極。相同地，陽極106可用任何其它陽極材料如鋅(Zn)替代，其能產(chǎn)生電子當進行一化學反應時。
本發(fā)明的實施例中，我們解釋該電池100的運作原理。簡單解釋，我們假設有一負載(圖中未示)在電極103和104之間，當一液體啟動該電池100，以尿液作為例子，但其它的液體包括水都可以作為該啟動液體。當人體尿液(圖中未示)放置在裂口108以尿液導入，表面張力或毛細孔吸力驅(qū)使尿液進入紙105內(nèi)的小孔洞或微通道(圖中未示)中，且尿液接觸到紙中的氯化亞銅(CuCl)和紙上的鎂。鎂首先氧化以提供電子到負載(圖中未示)，且紙中的氯化亞銅(CuCl)被還原以藉由負載接受電子，該銅層當作一電流收集器。下列為電池的整體電化學反應。
Mg+2CuCl-→MgCl2+2Cu(方程式一)依據(jù)上述反應由尿液啟動，電子藉由負載(圖中未示)流出以提供電力到負載。電池運作當尿液被導入并移動到紙中，或甚至當尿液填充滿電池中的小孔洞。當尿液或其它水基溶液持續(xù)透過紙中的空洞、孔洞或微通道流動或循環(huán)，該電池進一步運作。為此目的，任何裝置或幫浦(圖中未示)可在電池中為了產(chǎn)生壓力而使用。
在許多例子中，平面和薄型的上述電池較為偏好以用作保健檢測套組/生化晶片但并未受限于此種電池形態(tài)。圖2闡釋了較佳的制法，其使用塑膠薄膜層制法。該塑膠層制法為提供一殼體或一三明治狀-維持裝置其維持或保持該預定的隙孔在銅層、氯化亞銅摻雜紙和鎂層之間。鎂層在氯化亞銅摻雜紙上方或因該預定隙孔而離開紙層以降低流阻。相同地，該氯化亞銅摻雜紙接觸銅層上或在銅層和鎂層之間。簡單地解釋，沒有隙孔或?qū)娱g有具距離的三明治結(jié)構(gòu)也能被使用。該塑膠透明薄膜(例如聚酯100mm)201帶有黏著劑202(熱塑性，例如聚乙烯50mm)被使用作為基材在圖2中。
圖2為一便宜的制法發(fā)展用于如圖1所示的電池100。在圖2中，一塑膠迭層被用為一殼體或一維持三明治結(jié)構(gòu)的裝置，該制法開始用一0.15mm厚下端透明塑膠膜201涂布帶有一黏著層202，并此用作電池的一基材。在圖2(a)的步驟中，一0.2mm厚銅層203被沉積(或成帶化taped)在一黏著層202并圖案化作為一正電極。在圖2(b)的步驟中一0.2mm厚鋁層被沉積并圖案化以提供一電連結(jié)并作為一電極204和205。該銅和鋁可藉由使用任何其它的層制技術(shù)例如蒸鍍、濺鍍、電鍍、網(wǎng)版印刷(screen-printing)、刷印(brushing)和模塑來制作。成帶化(taping)和圖案化技術(shù)如蝕刻，也應用以在基材上形成金屬層。在圖2(c)和(d)中，一0.2mm厚氯化亞銅紙層206和鎂層207被堆迭在銅層上之后頂部覆蓋有如圖2(e)中帶有一黏著層209之一上透明塑膠膜208。最后所有層迭沿著箭頭212方向在120℃下通過熱滾筒210和211成為一紙化電池。尿液提供孔213和空氣發(fā)散孔214系形成在上塑膠膜在圖5(f)中。從圖5(e)中得知熱滾筒壓合所有層體以成為紙化電池。其它結(jié)合方法例如超音波加熱設備或壓黏可以用以取代該加熱滾筒210和211。
圖3顯示一氯化亞銅摻雜紙206的制備方法其用于圖2中，多孔材料如濾紙(Whatman，Cat No 1001070)被用于制備氯化亞銅摻雜紙(或多孔材料)206。一燒杯301中的懸浮溶液302具有3g的氯化亞銅在100ml水中。在浸泡一片濾紙303在圖3(a)的氯化亞銅懸浮液302中之后，濾紙303包含有氯化亞銅分布在整個紙層上。在圖3(b)中紙層304透過夾體306固定導線305，在空氣中干燥并切成小塊用于電池制造。在圖3中，該氯化亞銅摻雜紙在實驗室中手工制造但并不限于此法，任何制備法可用以制造此紙層或具有氯化亞銅的多孔材料或任何陰極材料。我們可以使用任何機制或機械如同輸送帶，和假如必須要制造的壓合。進一步地，其他氯化亞銅摻雜紙的制備也是可能的。例如，我們能直接沉積氯化亞銅粉末或氯化亞銅黏膠在一紙張上，紙張的雙邊或單邊能有作為陰極的氯化亞銅層。如果紙張的一邊有氯化亞銅層，該氯化亞銅層能面對圖2中的銅層203，且沒有氯化亞銅層的單純紙邊將面對圖2中的鎂層207。此結(jié)構(gòu)使得電池更有化學上的穩(wěn)定。相同地，氯化亞銅摻雜紙和純紙(或其它的多孔材料)黏結(jié)或結(jié)合上以用作圖2中的紙層206。至今，揭露的紙張用于氯化亞銅紙(具有陰極材料的多孔材料)的制備，其包含浸泡紙張在氯化亞銅懸浮液并施用一氯化亞銅黏膠在紙張上。為了提供該具有氯化亞銅的多孔材料206，我們可以使用下列方法網(wǎng)版印刷含有氯化亞銅的氯化亞銅黏膠和成帶化該氯化亞銅摻雜紙。網(wǎng)版印刷的黏膠可包含有氯化亞銅粉末、增加黏著性的黏結(jié)劑、如碳黑的導電材料，或有好導電性的活化碳。
針對便宜的電池，網(wǎng)版印刷技術(shù)使用于制造電流收集器、紙層(具有或不具有陰極)和陽極在基材上的三明治結(jié)構(gòu)。例如，在圖2的制法中，所有基本層體都可如下網(wǎng)版印刷1)網(wǎng)版印刷一導體如銀膠或碳膠，2)網(wǎng)版印刷一具有陰極的膠體，和3)網(wǎng)版印刷一陽極膠體，其包含陽極材料。進一步地，我們能制造一電池其并沒有圖2的上塑膠膜和下塑膠膜。此例中，一電池三明治結(jié)構(gòu)能包含有一作為基材的銅層、一紙層和一鎂層，其中該紙層為用膠黏結(jié)到其它層體以形成層體間的電接觸。
圖4顯示標準紙化電池400的相片，其中所有銅、氯化亞銅摻雜濾紙和鎂所有層體黏結(jié)一起，在透明的上塑膠膜和下塑膠膜之間如同圖2所示。整體尺寸為6cm×3cm，且氯化亞銅摻雜紙為4cm×2cm。三片0.2cm×3cm×5cm的鎂片被用以提供較大的反應區(qū)域。我們可界定銅層402、氯化亞銅紙層403、和鎂層404在透明塑膠膜401之間，并使銅層402和鎂層404連接到鋁電極405和406以電性連接。標號407為尺規(guī)量測尺寸。圖5顯示圖4中標準電池橫截面的一顯微電子掃瞄(SEM)圖。鎂(Mg)506的活性層堆迭、氯化亞銅摻雜紙層505和銅層(Cu)504能見于上、下塑膠膜之間507和502。在上、下塑膠膜507和502上的黏膠508和503被熔融后硬化以固定該活性層體一起，當整個層體如圖2(e)中被層迭到紙化電池上時。509和510為一結(jié)合黏著劑和微孔洞形成在塑膠層之間。
圖6顯示圖5中具有一負載阻抗10KΩ的制成電池之量測電壓輸出，在一滴0.2ml人體尿液置入圖1中的尿液提供導入孔108時。電池的輸出電壓達到最大電壓1.47V，隨著時間遞減并保持一常壓1.04V有90分鐘之久。
該電池可透過導體連接一外部電子電路。為了方便連接，該陽極(例如.鎂)或電流收集器(例如.銅層)能有導電黏著劑用于電池的電性連接到一外部電路。使用此導電黏著劑，我們能容易裝設電池到外部系統(tǒng)例如須要電力的疾病診斷套組。對于相同目的的電性連接，我們能用機械性連接器其有延伸和中空的部份(或勾體或鎖眼)，如同家中的電力輸出器或連接器。
到此，我們描述出一電池其包含一多孔材料(例如.濾紙)具有陰極材料(例如.氯化亞銅)，并被由外部導入的水或水基液體啟動。我們也能一電池其中在多孔材料中不包含陰極材料但在導入液體中有陰極材料。例如，我們可能考慮圖1和圖2中的電池中的紙層沒有氯化亞銅。一導引的電解液如尿液延著紙層導入以啟動電池。此例子中，陰極即為如尿酸的電解液，其能藉毛細吸力移動進入電池。電池在導入液體進入電池時，或在導入后保持停駐時啟動。當如同尿液的液體透過在陽極和電流收集器間的多孔材料或微通道循環(huán)時，電池仍在運作，幫浦或任何裝置/設備可以用以循環(huán)或驅(qū)動多孔材料或微通道中的液體。
解釋較佳的實施例以了解本發(fā)明的概念。例如，在較佳的實施例中使用一濾紙作為一多孔材料，如果有人了解本電池且試圖使用硝化纖維或海綿狀材料以取代紙材，所有概念都如本專利中所揭露。因此樣本的改良亦屬于本發(fā)明的范疇，依據(jù)本發(fā)明電池的概念，任何在陽極和電流收集器間的多孔材料或微通道(單一或多個為通道)都可用以傳送液體以啟動電池。氯化亞銅(CuCl)在較佳實施例中作為陰極材料，但該陰極并不限于氯化亞銅，任何能接受電子的材料都能作為陰極。如果使用氯化銀(AgCl)作為陰極，電池的化學反應如下。
Mg+2AgCl-→MgCl2+2Ag(方程式二)同樣地，我們可能使用任何陽極材料以取代鎂，例如，必要時苦以鋅(Zn)作為陽極。
電池的制備方面，僅有提到平面電池作為標準的電池，但任何理解本發(fā)明的人能制造電池成為立方型或球型或如壽司狀的弧形。電池殼體的制造使用熱滾筒讓具有熱塑性黏膠的塑膠膜層迭，但任何其他的方法能使用以提供一殼體或一預設-隙孔-保持裝置。我們能使用至少一下列的能量以層迭或結(jié)合塑膠或殼體材料聲波包含有超音波和一聽覺聲波(audible sound)、電磁波包含有無線電波、遠紅外線射線、紫外線、可見幅射和雷射、壓力焊接、熔合焊接、焊惕(soldering)和摩擦力焊接(friction welding)。
上、下塑膠膜的描述用以簡單解釋制法，但我們至少一種的塑膠、金屬如鋁、有機材料如紙或木材。橡膠如聚二甲基硅氧烷橡膠(PDMS，poly dimethyl siloxanerubber)，在特定的應用上能作為較佳的生化檢測能力(bio-capability)。
對于液體的導入或氣體的排出，任何形狀用以連通紙層到外部的通道、孔洞或裂口都顯示在實施例中，任何用于連通或連結(jié)紙層到外部(空氣)的方法可以用于同樣的目的。例如，如果多孔材料和下塑膠膜被用做封壓或有多孔鎂層、氯化亞銅紙層和多孔銅層的殼體，其中許多的微通道和孔洞在紙層和外部(空氣)之間可以用作液體導入和氣體排除。
上述的實施例系僅用于說明并不受限，描述的實施例預期可以有許多零件的安排、操作順序的細節(jié)等等改良的形成。本發(fā)明，較偏好于包含此些改良在如同申請專利范圍所界定的范疇中。本發(fā)明中概念或?qū)嵤├暮唵胃牧蓟騿渭兘Y(jié)合同樣都屬于本發(fā)明。
本發(fā)明優(yōu)點該電池可以由任何生物液體(例如尿液、唾液、汗水或血液)，或來自河或湖的水來啟動，以操作保健檢測套組用于疾病偵測、實驗室型生物晶片(lab-on-a-chip)、生化系統(tǒng)、生化微電機系統(tǒng)(bio Micro Electro MechanicalSystems，bioMEMS)，和微流體裝置。當一滴的液體接觸到電池時，電池被啟動以提供電力到能量消耗部份如保健檢測套組。因為電池制法使用簡單的塑膠層制可整合到拋棄式裝置/系統(tǒng)上，因此能提供便宜又可靠的電池。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一電池包含有(a)一陽極其提供電子；(b)一多孔材料其包含有一陰極以接收該電子；(c)一電流收集器其收集該電子；(d)一殼體其保持一預設隙孔在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；和(e)其中基于導入一液體進入該電池中，液體通過多孔材料以啟動陽極和多孔材料中的陰極來提供電力；該液體的通過系藉由表面張力和毛細吸力其中之一。
2.如權(quán)利要求1中的電池，其中該液體為以水為基本的液體。
3.如權(quán)利要求2中的電池，其中液體或水基液體包含有至少一個來自群組包括血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、陰道排出物、排泄物、體液、動物DM、動物RNA、蛋白質(zhì)、動物細胞或動物細胞碎片、汁液、植物DNA、植物RNA、植物蛋白質(zhì)、植物細胞或植物細胞碎片。
4.如權(quán)利要求1中的電池，其中該多孔材料裝置到該陽極和電流收集器至少其一。
5.如權(quán)利要求1中的電池，其中該陽極為鎂材料。
6.如權(quán)利要求1中的電池，其中該陰極為氯化物材料。
7.如權(quán)利要求6中的電池，其中氯化物系選自群組包含有氯化亞銅(copperchloride)和氯化銀(AgCl)。
8.如權(quán)利要求1中的電池，其中該多孔材料為基于一紙漿的紙類。
9.如權(quán)利要求1中的電池，其中該多孔材料為硝化纖維。
10.如權(quán)利要求1中的電池，其中陽極、多孔材料和電流收集器構(gòu)成一三明治結(jié)構(gòu)，該三明治結(jié)構(gòu)具有至少一通道以用于液體導入和使液體通過該多孔材料。
11.如權(quán)利要求10中的電池，其中該至少一個的通道系選自群組包含有入口和出口。
12.如權(quán)利要求10中的電池，其中至少一個的通道也可用于三明治結(jié)構(gòu)中氣體的移除。
13.如權(quán)利要求1中的電池，其中陽極與陰極透過一導體連接到外部電路。
14.如權(quán)利要求13中的電池，其進一步包含一導電性黏著劑用以形成導體和外部電路的電性接觸。
15.一平面電池包含有一陽極以提供電子；
一多孔材料其包含有一陰極以接收該電子；一電流收集器以收集該電子；一平面塑膠殼體其保持一預設隙孔在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；和其中基于導入一液體進入該電池中，液體通過多孔材料，且陽極和陰極能被啟動來提供電力；該液體的通過系藉由表面張力和毛細吸力其中之一。
16.一平面電池包含有一陽極以提供電子；一多孔材料；一電流收集器以收集該電子；一平面塑膠殼體以保持一預設隙孔在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；和其中基于導入一具有陰極材料的液體進入該電池中，液體通過多孔材料，且陽極和陰極能被啟動來提供電力；該液體的通過系藉由表面張力和毛細吸力其中之17.一電池包含有一陽極以提供電子；一電流收集器以收集該電子；一介質(zhì)其存在該陽極和電流收集器之間；一殼體以保持一預設隙孔在該陽極、介質(zhì)和電流收集器之間；其中基于導入一液體進入該電池中，液體通過介質(zhì)，且該液體接觸陽極和一陰極，該陽極和陰極能被啟動來提供電力；該液體的通過系藉由表面張力和毛細管吸力其中之一。
18.如權(quán)利要求17中的電池，其中該液體為以水為基本的液體。
19.如權(quán)利要求18中的電池，其中該水基液體包含有至少一個來自群組包括血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、陰道排出物、排泄物、體液、動物DNA、動物RNA、蛋白質(zhì)、動物細胞或動物細胞碎片、汁液、植物DNA、植物RNA、植物蛋白質(zhì)、植物細胞或植物細胞碎片。
20.如權(quán)利要求17中的電池，其中該介質(zhì)包含有一至少一個選自群組包括一空洞、一多孔材料、一親水材料、一連結(jié)親水材料的空洞、微通到和一在設于該陽極或電流收集器之間。
21.如權(quán)利要求20中的電池，其中該介質(zhì)、多孔材料、或空洞之一的至少一部份包含有陰極，該陰極其可接受電子。
22.如權(quán)利要求17中的電池，其中該陰極包含有一氯化物材料。
23.如權(quán)利要求22中的電池，其中氯化物材料為一種選自氯化亞銅(copperchloride)和氯化銀。
24.如權(quán)利要求17中的電池，其中該陽極為鎂材料。
25.如權(quán)利要求17中的電池，其進一步包括具有陽極、介質(zhì)和電流收集器的三明治結(jié)構(gòu)，該三明治結(jié)構(gòu)有至少一個的通道用以導入液體到介質(zhì)中。
26.如權(quán)利要求25中的電池，其中至少一個的通道用于三明治結(jié)構(gòu)中氣體的移除。
27.如權(quán)利要求25中的電池，其中該液體包括有一陰極用以接受電子。
28.一種平面電池制法包含有(a)制作一三明治結(jié)構(gòu)包含有下列步驟于任何組合中·放置一干燥多孔材料在一電流收集器上，該干燥多孔材料包含有一陰極材料并作為提供一毛細吸力給一導入液體；·放置一陽極在該多孔材料上；和b).層貼一殼體環(huán)繞該三明治結(jié)構(gòu)，以保持一預設隙孔在陽極、多孔材料和電流收集器之間。
29.一種電池制法包含有(a)制作一結(jié)構(gòu)包含有下列步驟于任何組合中·放置一電流收集器·放置一干燥多孔材料，該干燥多孔材料作為提供一毛細吸力給具有一陰極材料的一導入液體；·放置一陽極；和b).制造一殼體環(huán)繞該結(jié)構(gòu)，以保持一預設隙孔在陽極、多孔材料和電流收集器之間。
權(quán)利要求
1.一電池包含之組合一陽極其提供電子；一多孔材料其包含有一陰極以接收該電子；一電流收集器其收集該電子；一殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細吸力驅(qū)使導入液體進入該多孔材料，之后該陽極和該多孔材料中的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該多孔材料時。
2.如權(quán)利要求1中的電池，其中該液體為以水為基本的液體。
3.如權(quán)利要求2中的電池，其中液體或水基液體包含有至少一個下列1)動物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、陰道排出物、排泄物、體液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片；2)植物的汁液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片。
4.如權(quán)利要求1中的電池，其中該多孔材料裝置到該陽極和電流收集器至少其一。
5.如權(quán)利要求1中的電池，其中該陽極為鎂。
6.如權(quán)利要求1中的電池，其中該多孔材料中的陰極為氯化物如氯化亞銅(CuCl)或氯化銀(AgCl)。
7.如權(quán)利要求1項中的電池，其中該多孔材料為基于一紙漿的紙類如木漿和嫘縈漿(rayon pulp)。
8.如權(quán)利要求1中的電池，其中該多孔材料為硝化纖維。
9.如權(quán)利要求1中的電池，其中該殼體由至少下列一種所制造橡膠、塑膠、木材、紙和金屬。
10.如權(quán)利要求1和9中的電池，其中該殼體為一殼盒其由至少下列一種方法所制造塑膠層制、加溫壓印(heat embossing)、熱壓印(hot embossing)、紫外線熱壓印(ultraviolet embossing)、一液體基材的紫外線熱塑(ultravioletcuring)、包含有以沉積或蝕刻圖案化一薄膜的光微影技術(shù)(photolithographictechniques)、超音波成形、壓力成形、熱成形、真空成形、吹氣模塑(blow molding)、拉伸模塑(stretch molding)、插入模塑(insert molding)、射出模塑(injectionmolding)、壓擠鑄成(extrusion casting)、壓縮模塑(compression molding)、加壓鑄造(die casting)和封壓制程(encapsulation processes)。
11.如權(quán)利要求10中的電池，其中該殼體藉由使用元件的組合而制成，或使用由塑膠模具制造部份的組合而制成。
12.如權(quán)利要求9、10和11中的電池，其中黏著劑用以結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠。
13.如權(quán)利要求9、10和11中的電池，其中結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠使用至少如下一種方法相轉(zhuǎn)變由固態(tài)到液態(tài)，或固態(tài)到氣態(tài)。
14.如權(quán)利要求9、10和11中的電池，其中用一種材料的擴散現(xiàn)象之一結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠。
15.如權(quán)利要求12、13和14中的電池，其中用一種加熱或加壓方法以結(jié)合塑膠到其他材料。
16.如權(quán)利要求12、13和14中的電池，其中至少一種下列能量以作為層迭或結(jié)合塑膠或殼體材料聲波包含有超音波和一聽覺聲波(audible sound)；電磁波包含有無線電波、遠紅外線射線、紫外線、可見幅射和雷射；壓力焊接；熔合焊接；焊焬(soldering)和摩擦力焊接(friction welding)。
17.如權(quán)利要求1中的電池，其中該包含有陽極、多孔材料和電流收集器的三明治結(jié)構(gòu)(sandwich)有至少一通道(入口或出口)在該孔隙和外界之間，以用于液體導入或三明治結(jié)構(gòu)中氣體的移除。
18.如權(quán)利要求1中的電池，其中該陽極與陰極透過一導體連接到外部電路。
19.如權(quán)利要求18中的電池，其中一導電性黏著劑用以形成導體和外部電路的電性接觸。
20.如權(quán)利要求18中的電池，其中該電性連接使用機械性連接器，其有一延伸和中空部份(或勾扣或鎖眼)。
21.一平面電池組合包含一陽極其提供電子；一多孔材料其包含有一陰極材料以接收該電子；一電流收集器其控制該電子；一平面塑膠殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)駛導入的液體進入該多孔材料中，且之后陽極和多孔材料中的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該多孔材料中時。
22.一平面電池組合包含一陽極其提供電子；一多孔材料；一電流收集器其收集該電子；一平面塑膠殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)駛導入的液體進入該多孔材料中，且之后陽極和多孔材料中的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該多孔材料中時。
23.一電池組合制法包含有一制作三明治結(jié)構(gòu)的制程包含有下列步驟于任何組合中a).放置一電流收集器；b).放置一多孔材料其包含有一陰極材料；c).放置一陽極；一制程以提供一殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該三明治結(jié)構(gòu)中的陽極、多孔材料和電流收集器之間；
24.如權(quán)利要求23中的電池制法，其中該殼體的上或下部份包含至少下列一種材料橡膠、塑膠、和金屬。
25.如權(quán)利要求24中的電池制法，其中一黏著劑用以結(jié)合一塑膠對另一塑膠。
26.如權(quán)利要求24中的電池制法，其中結(jié)合塑膠對金屬，或塑膠對塑膠使用至少如下一種方法相轉(zhuǎn)變由固態(tài)到液態(tài)，或固態(tài)到氣態(tài)。
27.如權(quán)利要求24中的電池制法，其中用一種材料的擴散現(xiàn)象之一結(jié)合一塑膠對另一塑膠。
28.如權(quán)利要求24-27中的電池制法，其中用一種加熱或加壓方法以結(jié)合一塑膠到另一塑膠。
29.如權(quán)利要求24-27中的電池制法，其中至少一種下列能量以作為層迭或結(jié)合塑膠或殼體材料聲波包含有超音波和一聽覺聲波(audible sound)；電磁波包含有無線電波、遠紅外線射線、紫外線、可見幅射和雷射；壓力焊接；熔合焊接；焊焬(soldering)和摩擦力焊接(friction welding)。
30.一電池組合包含一陽極其提供電子；一電流收集器其收集該電子；一介質(zhì)其存在該陽極和電流收集器之間；一殼體(預設-隙孔-保持裝置)其保持一預設隙孔或距離在該陽極、多孔材料和電流收集器之間；其中該表面張力或毛細管吸力驅(qū)駛導入的液體進入該介質(zhì)中，且之后陽極和介質(zhì)接觸的陰極被啟動以提供電力，當液體被導入該介質(zhì)中時。
31.如權(quán)利要求30中的電池，其中該液體為以水為基本的液體。
32.如權(quán)利要求31中的電池，其中該水基液體包含有至少一個如下1)一動物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、陰道排出物、排泄物、體液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片；2)一植物的汁液、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞或細胞碎片。
33.如權(quán)利要求30中的電池，其中該介質(zhì)包含有一至少一個如下的結(jié)構(gòu)空洞和多孔材料包含有親水材料和空洞。
34.如權(quán)利要求33中的電池，其中該介質(zhì)組成為多孔材料或具有微通道(microchannels)的物品。
35.如權(quán)利要求33中的電池，其中該介質(zhì)為至少一空洞設于到該陽極或電流收集器之間。
36.如權(quán)利要求30，33，34和35中的電池，其中該介質(zhì)、多孔材料、或空洞的一些或全部部份包含有該陰極其可接受電子。
37.如權(quán)利要求36中的電池，其中該陰極為氯化物如氯化亞銅(CuCl)或氯化銀(AgCl)。
38.如權(quán)利要求30中的電池，其中該陽極為鎂。
39.如權(quán)利要求30中的電池，其中該包含有陽極、介質(zhì)和電流收集器的三明治結(jié)構(gòu)有至少一通道(入口或出口)在該介質(zhì)和外界之間，以用作為液體導入或三明治結(jié)構(gòu)中氣體的移除。
40.如權(quán)利要求30中的電池，其中該電池的結(jié)構(gòu)為一平面形狀其可用層迭法制作。
41.如權(quán)利要求30中的電池，其中該導入或循環(huán)的液體包括有陰極其能接受電子。
42.如權(quán)利要求30和41中的電池，其中該電池運作當該液體由一位置移動到另其它位置時。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種電池其可被液體啟動。該電池以多孔材料制成適用于拋棄式保健測試套組、生化微電機系統(tǒng)(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)、和如DNA晶片、實驗室型生物晶片(lab－on－a－chip)或微流體等生化系統(tǒng)，其能容易地整合到拋棄式裝置/系統(tǒng)上。
文檔編號H01M6/46GK101015080SQ200580030133
公開日2007年8月8日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者李其邦 申請人:李其邦